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总氮3mg/L!连续11年获奖的美国污水厂如何灵活升级?
中国水工业网|时间:2020-11-30 10:22     编辑:admin

   2020年10月,美国国家净水机构协会NACWA (National Association of Clean Water Agencies) 发布了2019年美国污水厂白金巅峰表现奖(Plantinum Peak Performance Award)名单,获奖要求是要连续多年100%满足所在州的排放标准。其中一座叫H.L. Mooney的深度再生水厂再度入选,成为连续11年获得该奖的污水厂。这是一个怎样的成就?要知道,DC Water的Blue Plains污水厂不过也只是连续8年获奖而已。

 

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  “很荣幸我们能再次获得NACWA的认可,”O’Shaughnessy接受采访说:“这奖是污水厂员工每天为保护环境而辛勤付出的额外产出。”

 

  在过去十多年里,面对着弗吉尼亚州不断变化的环保要求,H.L. Mooney依然能成功保住奖项,这是一个了不起的成就。这座在中国还鲜为人知的污水厂成功的秘密在哪里呢?

 

  小编此前偶然拜读过O’Shaughnessy在约4-5年前做的一份技术报告,她在报告中介绍了H.L. Mooney污水厂在设计灵活性上的一些经验。在本期的《水星漫谈》专栏里,小编想和大家分享一下报告里的精彩内容。

 

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  作者:瓦村农夫

 

  污水厂改造的灵活性

 

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  H.L. Mooney污水处理厂,以当地卫生局一名管理员的名字命名,因为提供极度优质的出水(可以用于游泳),所以可拥有深度再生水厂的名称(Advanced Water Reclamation Facility,简称AWRF)。该厂位于弗吉尼亚州的Woodbridge,离华盛顿白宫只需半小时的车程。该厂始建于1979年,当时的处理能力为12MGD,1997年增至18MGD,2010年达到目前的24MGD(约100000 m?/d),出水流入 Neabsco Creek,然后汇入Potomac River。该厂由Prince William县服务局(PWCSA)运行,它为东岸数百万人提供安全的水源。

 

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  当年的这个升级改造项目共花费1.317亿美元,除了增加处理量之外,出水标准也有所提高,其中总氮年平均值从8 mg/L降至3mg/L,总磷月平均值为0.18mg/L,五天cBOD为2mg/L。另外,污泥焚烧也根据2016年美国环保署EPA对污泥焚烧设备(SSIs)的最大可实现控制技术(MACT)标准要求增设对汞(Hg)和镉(Cd)的处理。

 

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  为了满足这些要求,他们分别做了以下改动:

 

  新格栅和除砂池

 

  新的分段式生物脱氮池和二沉池

 

  反硝化滤池扩容+甲醇自动投加设备

 

  污泥重力浓缩扩容

 

  污泥脱水扩容(第三台离心机+泵)

 

  脱氮除磷的化学系统

 

  电力供应升级

 

  控制系统升级-新的SCADA系统

 

  焚烧器加入新的除汞设备和WESP

 

  污水厂的设计灵活性

 

  O’Shaughnessy说在Mooney污水厂的升级项目设计过程中,他们加入了一些具有灵活性的元素,提高系统的稳定性,帮助污水厂在下一次改造前能够应对外部环境的变化。她还对设计灵活性的定义进行了探讨,对此她参考了维基百科对“工程灵活性(Engineering Flexibility)”的定义:可以适应外部变化的设计。

 

  O’Shaughnessy还借用Mandelbaum在1978年的一篇文章对Flexibility(灵活性)和Robustness(中文有译作鲁棒性)进行了对比。没想到人家还能把两者拿出来对比吧?赶紧收藏做笔记吧!

 

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  那么,H.L. Mooney污水厂是怎么在升级改造中加入灵活性的元素的呢?

 

  污水处理线

 

  原来的污水处理就已采用生物脱氮处理的MLE工艺,在这次升级中,为了提高污水处理线的灵活性,原工艺改为了4段式的Bardenpho工艺。在原工艺里,甲醇投加点位于1区的缺氧区,在新工艺里则移至了11区的摇摆兼容区(Swing Zone)。工艺改造后,出水总氮从原来的8mg/L降至3mg/L!

 

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  这个改造将脱氮的控制点减为一个,减少了因为甲醇投加过量使出水BOD超标的风险,也简化了滤池的运行。

 

  他们使用了两台ChemScan单元来实现甲醇投加的自动化操作,它能防止甲醇的过量投加,也为低于2mg/L的CBOD5做出贡献。

 

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  在测试期间,他们只也使用了四条平行线中的一条,确保污水厂的日常正常运作。

 

 

 

  电力供应

 

  为了确保电力供应,他们有2台2.5MW的柴油发电机,每台都足够整个厂区的需求。并从两个分开的供电站作为供电点。还有第三台发电机专门用于紫外消毒。

 

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  污泥处理线

 

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  污泥处理线方面,他们是如何增强其灵活性呢?首先他们要考虑处理量和处理标准的变化。

 

  对于处理能力,如上图所示,他们对过去30年的处理量进行了统计,来评估目前的设备是否满足要求。

 

  处理工艺方面,他们采用的是流化床焚烧技术Fluid Bed Incinerator (FBI)。但如上面提到的,因为标准的提高,他们在需要在原来的洗涤塔后边再新增一个除镉的湿式电除尘器(WESP)、一个碱度补给单元和一个除汞单元。

 

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  鉴于焚烧炉每年会有一个月左右的宕机维修时间,而2011年后,堆填区也因为臭气问题拒绝接受外运的脱水泥饼,他们需要为污泥处置寻求新的出路。

 

  O’Shaughnessy提到了两个选项:第一是安装石灰稳定单元,处理后的污泥可以作为A级或B级污泥用于土地利用;第二是将泥饼运至其他焚烧厂;第三是寻求与本地堆肥厂合作的可能性。总之,目标都是减轻对填埋的依赖。

 

  小结

 

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  在报告的最后一页,O’Shaughnessy指出,当地法规和厂区处理能力的变化,污水厂在过去十几年一直进行着大大小小的施工项目。如果能在设计阶段就制定具备灵活性的运行策略,能帮助污水厂应对法规环境带来的不确定性、污水厂流量、负荷的变化。

 

  我们也看到污泥处置是全球污水厂都面临的问题。未来的法规要求会影响污水厂的替代技术的选择。美国越来越多的污水厂选择将污泥加工成A级污泥这种可以出售的商品,相信这会慢慢成为新常态。

 

  在小编看来,人也是污水厂灵活性的重要组成,一个污水厂能有几个像O’Shaughnessy女士这种资深工艺工程师,灵活性也能大大提高。

 

  Post Aeration Cascade

 

  在文章最后,小编找到了一个H.L.Mooney污水厂的视频,感兴趣的读者可再跟随镜头走一遍全厂。我本人特别喜欢它的“后曝气人工瀑布(Post Aeration Cascade)”的设计——经过紫外消毒的出水,在排入河流之前,会经过一段阶梯式斜坡,增加水中的溶解氧,对河流的水生生物十分有益。这种将实用性和景观结合的设计,小编必须手动点赞。




来源:JIEI创新实验室

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